Тема 3. Методики доказательства влияния неблагоприятных факторов окружающей среды на уровень заболеваемости населения

Цель занятия:освоить методики доказательства влияния неблагоприятных факторов окружающей среды на уровень заболеваемости населения.

Студент должен знать:

• основные расчетные показатели, применяемые в системе социально-гигиенического мониторинга;

• методы и средства системы социально-гигиенического мониторинга;

• методоценки достоверности различий среднемноголетних показателей заболеваемости по территориям;

• алгоритм корреляционного анализа в оценке связи уровня загрязнения атмосферного воздуха и заболеваемости населения.

Студент должен уметь:

• рассчитывать и анализировать приведенные показатели заболеваемости

• рассчитывать критерий Стьюдента;

• делать вывод о достоверном различии сравниваемых показателей заболеваемости;

• рассчитывать коэффициент парной корреляции;

• оценивать достоверность и силу связи между переменными в корреляционном анализе.

Студент должен приобрести навыки:

• использования метода оценки достоверности различий среднемноголетних показателей заболеваемости по территориям для доказательства вероятного влияния факторов риска на уровень заболеваемости населения;

• использования метода корреляционного анализа для оценки связи между уровнем воздействия факторов окружающей среды и заболеваемостью населения.

Оснащение занятия

• методические указания к выполнению работы;

• калькулятор, планшет или компьютер с возможность вычисления квадратного корня.

Основные понятия и теоретический материал к теме

Социально-гигиенический мониторинг – государственная система наблюдений за состоянием здоровья населения и среды обитания, их анализа, оценки и прогноза, а также определения причинно-следственных связей между состоянием здоровья населения и воздействием факторов среды обитания.

Доказательство вероятного влияния факторов риска на заболеваемость населения на основе применения метода оценки достоверности различий среднемноголетних показателей заболеваемости по территориям

Одним из вариантов анализа заболеваемости населения является оценка уровня заболеваемости по данным обращаемости населения в лечебно-профилактические учреждения за медицинской помощью.

Основным источником информации для такого рода исследований служат данные обращаемости в поликлинические учреждения за медицинской помощью, отражаемые в форме государственной статистической отчетности лечебно-профилактических учреждений №12 «Отчет о числе заболеваний, зарегистрированных у больных, проживающих в районе обслуживания лечебного учреждения».

Форма содержит сведения об абсолютном числе случаев заболеваний по классам болезней и отдельным нозологиям в соответствии с международной классификацией болезней и травм десятого пересмотра (МКБ-X).

С целью возможности сравнения показателей заболеваемости по отдельным территориям, численность проживающего населения на которых различна, используют приведенный показатель заболеваемости (обычно в случаях на 1000 населения), рассчитываемый по формуле (1):

, (1)

гдеP - приведенный показатель заболеваемости в случаях на 1000 населения;

A – абсолютное число зарегистрированных случаев заболеваний на анализируемой территории;

n - численность населения, постоянно проживающего на анализируемой территории.

Для доказательства влияния факторов риска на заболеваемость населения проводится оценка достоверности различий среднемноголетних показателей по территориям (или группам), отличающимся по уровню воздействия факторов риска (уровня загрязнения атмосферного воздуха, качества питьевой воды и других факторов, общих для конкретной территории).

С целью повышения достоверности результатов анализа уровень заболеваемости населения оценивается за многолетний период. Для этого рассчитывается среднее значение приведенного показателя заболеваемости населения за многолетний период.

Для показателей числа случаев заболеваний на 1000 населения P₁ и Р₂ на двух сравниваемых территориях различие считается статистически достоверным, если величина расчетного критерия Стьюдента (t_расч.), превышает критическое значение t-критерия Стьюдента для данного числа степеней свободы и выбранного доверительного уровня.

Величина расчетного критерия Стьюдента вычисляется по формуле (2):

(2)

гдеP₁ и Р₂ — приведенные показатели заболеваемости в случаях на 1000 населения на сравниваемых территориях (например, P₁ – приведенный показатель заболеваемости в случаях на 1000 населения на территории с факторами риска, P₂ – на территории без факторов риска;

n₁ и n₂— численность населения, проживающего на сравниваемых территориях.

Число степеней свободы (V) при сравнении двух средних показателей зависит от объема выборки и рассчитывается по формуле:

V=m-1 (3)

гдеm - объем выборки. В нашем случае – число лет.

Полученное значение расчетного критерия Стъюдента сравнивается с табличным при доверительном уровне p=0,95 (вероятность статистической ошибки менее 5%).

Если величина расчетного критерия Стьюдента (t_расч.), превышает критическое значение t-критерия Стьюдента для данного числа степеней свободы и выбранного доверительного уровня (t_табл.), то можно сделать вывод о достоверном различии сравниваемых показателей заболеваемости, а, следовательно, об имеющем место негативном влиянии факторов риска на формировании заболеваемости населения.

Алгоритм корреляционного анализа в оценке связи уровня загрязнения окружающей среды и заболеваемости населения

Одним из наиболее известных алгоритмов в оценке взаимосвязи заболеваемости и уровня загрязнения среды обитания (атмосферного воздуха, питьевой воды, почвы) является применение корреляционного анализа.

Для количественной оценки корреляции, т.е. связи между двумя анализируемыми показателями (например, уровнем заболеваемости (Y) и концентрацией какого-либо загрязнителя в объекте окружающей среды (X)) используется коэффициент парной корреляции (r), рассчитываемый по формуле (4):

(4)

где

S₁= N - число пар данных; ; ; ; ;

Этот коэффициент может принимать следующие значения:

1) r= 0 - это свидетельствует об отсутствии корреляционной связи между х и у;

2) r = 1; в данном случае существует линейная положительная связь;

3) r = -1; между х и у существует линейная отрицательная связь:

4. -1<r<+l: это наиболее распространенный случай: корреляционная связь может быть как положительной, так и отри­цательной и характеризоваться различной степенью силы (тесноты) связи.

Для вывода о наличии или отсутствии статистически достоверной корреляционной связи между исследуемыми переменными необходимо не только определить величину коэффициента корреляции, но и провести проверку его статистической значимости.

Для этого используется критерий Стьюдента, рассчитываемый по формуле (5):

(5)

Критерий Стьюдента сравнивается с критическим значением t_крит, найденным по таблице распределения Стьюдента, при выбранном уровне значимости P=0,05 (вероятности статистической ошибки менее 5%) и числе степеней свободы (6):

V= N—2 (6)

Еслиt>t_крит, можно утверждать, что связь между переменными статистически значимая и достоверная.

По значению коэффициента парной корреляции можно судить о тесноте взаимосвязи между изучаемыми величинами. Чем ближе значение r к 1 (прямо пропорциональная связь) или –1 (обратно пропорциональная связь), тем сила связи существенней.

При окончательной формулировке выводов о взаимосвязях между факторами среды и заболеваемостью населения учитываются следующие положения: 1) подтверждение взаимосвязи на основе расчета парных корреляций; 2) последующая аргументация биологической правдоподобности связи по данным научной, справочной литературы и данным Всемирной организации здравоохранения.

Ситуационные задачи

Задача № 1

Ситуационная информация

Для двух административных территорий, отличающихся по численности проживающего населения, а также уровню техногенной нагрузки на атмосферный воздух, проведена выборка абсолютного числа случаев заболеваемости населения за 10-ти летний период (m=10).

Задание

Оценить вероятный вклад факторов окружающей среды в формирование заболеваемости населения на основе методики оценки достоверности различий среднемноголетних показателей заболеваемости по территориям.

Рекомендации по решению

Согласно заданному преподавателем варианту, для каждого года рассчитать приведенный показатель заболеваемости (в случаях на 1000 населения) (формула 1), для каждой из двух территорий рассчитать средний многолетний уровень заболеваемости (P₁–для территории с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха, P₂ - для условно чистой территории), среднюю численность населения за многолетний период, n₁и n₁соответственно) Выполнить оценку достоверности различий средних уровней заболеваемости на территориях на основе расчета критерия Стьюдента t_расч.(формула 2) и сравнение его с табличным (критическим) значением (приложение 1), при числе степеней свободы V (формула 3).

Сделать вывод о вероятном вкладе факторов окружающей среды в формирование заболеваемости населения.

Варианты заданий приведены в табл. 1.

Исходные данные об абсолютном числе случаев заболеваний и численности проживающего населения по территориям приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 1

Номера вариантов заданий для задачи №1

Наименование классов и отдельных болезней	Номер варианта
Болезни органов дыхания	1
аллергический ринит (поллиноз)	2
хронический фарингит, назофарингит, синусит, ринит	3
хронические болезни миндалин, аденоидов	4
бронхит хронический	5
астма, астматический статус	6
Пневмонии	7
Болезни нервной системы	8
Болезни эндокринной системы	9
Болезни крови и кроветворных органов	10
Болезни кожи и подкожной клетчатки	11
Врожденные пороки развития	12

Таблица 2

Число случаев заболеваемости и численность населения на территории с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха

Наименование классов и отдельных болезней	Годы
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Болезни органов дыхания	11190	11727	11416	12769	11841	12793	12320	12759	12353	12385
аллергический ринит (поллиноз)	42	42	38	35	44	46	47	52	59	58
хронический фарингит, назофарингит, синусит, ринит	43	44	44	50	52	59	52	59	62	62
хронические болезни миндалин, аденоидов	133	135	135	141	140	142	142	141	142	143
бронхит хронический	16	18	22	20	17	17	23	22	24	24
астма, астматический статус	18	20	18	25	22	24	27	27	29	32
из них: пневмонии	24	20	25	27	28	23	24	27	22	26
Болезни нервной системы	1982	1830	1728	1766	1820	1817	1956	1838	1877	1925
Болезни эндокринной системы	98	77	75	82	87	99	101	98	89	90
Болезни крови и кроветворных органов	59	60	60	63	63	71	70	69	74	79
Болезни кожи и подкожной клетчатки	255	289	305	308	322	299	357	385	382	387
Врожденные пороки развития	101	108	111	105	112	109	114	117	116	120
Численность населения	12825	12856	12350	12298	12301	12250	12117	12057	11928	11908

Таблица 3

Число случаев заболеваемости и численность населения на условно чистой территории

Наименование классов и отдельных болезней	Годы
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Болезни органов дыхания	8566	9931	9238	9694	10011	9931	9640	10131	10156	10414
аллергический ринит (поллиноз)	14	17	16	16	17	17	16	17	17	18
хронический фарингит, назофарингит, синусит, ринит	30	35	32	34	35	35	34	36	36	37
хронические болезни миндалин, аденоидов	57	66	61	64	66	66	64	67	67	69
бронхит хронический	1	1	2	1	1	1	2	1	1	1
астма, астматический статус	12	14	13	14	14	14	14	14	15	15
Пневмонии	17	19	18	19	20	19	19	20	20	20
Болезни нервной системы	167	193	180	189	195	193	188	197	198	203
Болезни эндокринной системы	2	3	2	3	3	3	3	3	3	3
Болезни крови и кроветворных органов	41	48	44	47	48	48	46	49	49	50
Болезни кожи и подкожной клетчатки	47	54	50	53	55	54	53	55	55	57
Врожденные пороки развития	4	5	4	5	6	5	5	4	5	5
Численность населения	14557	14620	14269	14345	14222	14256	14108	14029	13980	13958

Задача № 2

Ситуационная информация

Для 10-ти административных территорий проведена выборка данных о ежегодной заболеваемости населения (в числе случаев заболеваний на 1000 населения, Y) и рассчитано среднее арифметическое значение концентрации загрязнителя атмосферного воздуха за этот же год (X).

Задание

Оценить взаимосвязь между уровнем заболеваемости населения и концентрацией загрязнителя в атмосферном воздухе в территориальном разрезе на основе применения метода корреляционного анализа.

Рекомендации по решению

Согласно заданному преподавателем варианту (табл. 4) на основе расчета коэффициента парной корреляции (r) (формула 4) и критерия Стъюдента (t) (формула 5) оценить взаимосвязь между уровнем заболеваемости населения и концентрацией загрязнителя в атмосферном воздухе в территориальном разрезе (N=10).

Сделать вывод о наличии или отсутствии статистически достоверной корреляционной связи между исследуемыми переменными. Если t>t_крит, можно утверждать, что связь между переменными статистически значимая и достоверная.

Таблица t_крит приведена в приложении 1.

Содержание отчета

Предоставляемый отчета должен содержать тему, цель занятия, условие заданий, таблицы с заданиями (свой вариант).

Для задачи №1 в отчете необходимо привести таблицу с приведенными показателями заболеваемости (в случаях на 1000 населения) в каждом году, средний многолетний уровень заболеваемости, расчет критерия Стьюдента и сравнение его с табличным (критическим) значением (приложение 1), вывод об имеющейся (не имеющейся) достоверности различий среднемноголетних уровней заболеваемости и вероятном вкладе факторов окружающей среды в формирование заболеваемости населения.

Для задачи №2в отчете необходимо привести расчет коэффициента парной корреляции (r) и критерия Стъюдента (t). Провести сравнение расчетного критерия Стъюдента (t) с его критическим значением t_крит, найденным по таблице распределения Стьюдента и вывод о наличии или отсутствии статистически достоверной корреляционной связи между исследуемыми переменными.

Допустимо и приветствуется использование электронных таблиц EXCEL для расчета. Для расчета среднего арифметического значения в них используется встроенная функция =СРЗНАЧ(диапазон ячеек),. Для расчета коэффициента парной корреляции функция =КОРРЕЛ(диапазон ячеек X; диапазон ячеек Y).

Таблица 4

Варианты заданий для задачи №2

	Показатели	Номер территории
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Вариант1
Y - заболеваемость	Б-ни нервной системы и органов чувств (на 1000)	311,76	37,76	114,01	167,8	194,94	249,78	232,98	82,2	180	180,61
Х – фактор	Среднегодовая концентрация свинца в атмосферном воздухе (мг/куб.м)	0,0007	0,0001	0,0005	0,0005	0,0003	0,0005	0,0006	0,0004	0,0004	0,0002
Вариант2
Y - заболеваемость	Б-ни нервной системы и органов чувств (на 1000)	302,2	37,76	215,2	235,1	120,1	249,78	232,98	82,2	175	60,23
Х – фактор	Среднегодовая концентрация свинца в атмосферном воздухе (мг/куб.м)	0,0007	0,0001	0,0004	0,0005	0,0003	0,0005	0,0006	0,0002	0,0004	0,0002
Вариант3
Y - заболеваемость	Б-ни нервной системы и органов чувств (на 1000)	302,2	37,76	215,2	235,1	120,1	249,78	232,98	82,2	175	60,23
Х - фактор	Среднегодовая концентрация свинца в атмосферном воздухе (мг/куб.м)	0,0007	0,0001	0,0005	0,0005	0,0003	0,0005	0,0006	0,0004	0,0004	0,0001
Вариант4
Y - заболеваемость	Бронхиальная астма (на 1000)	3,2	2,32	2,3	2,38	5,5	4,06	2,78	2,9	3,2	2,3
Х - фактор	Среднегодовая концентрация диоксида азота в атмосферном воздухе (мг/куб.м)	0,048	0,03	0,04	0,03	0,081	0,052	0,065	0,038	0,04	0,036
Вариант5
Y - заболеваемость	Бронхиальная астма (на 1000)	3,2	2,67	2,67	2	5,4	3,47	4,33	2,9	3,2	2,3
Х - фактор	Среднегодовая концентрация диоксида азота в атмосферном воздухе (мг/куб.м)	0,05	0,04	0,04	0,03	0,08	0,05	0,07	0,04	0,04	0,04
Вариант6
Y - заболеваемость	Бронхиальная астма (на 1000)	2,7	4,5	5,06	3,94	1,69	3,38	0,56	2,9	3,2	2,3
Х - фактор	Среднегодовая концентрация диоксида азота в атмосферном воздухе (мг/куб.м)	0,05	0,08	0,09	0,07	0,03	0,06	0,01	0,02	0,05	0,03
Вариант7
Y - заболеваемость	Бронхиальная астма (на 1000)	2,7	3,1	5,25	6,36	7,72	1,2	3,9	4,2	4,35	4,72
Х - фактор	Среднегодовая концентрация диоксида серы в атмосферном воздухе (мг/куб.м)	0,0069	0,0079	0,0135	0,0163	0,0198	0,0031	0,005	0,0009	0,0112	0,0121
Вариант8
Y - заболеваемость	Болезни органов дыхания (на 1000)	1094,3	1013,7	1095,7	1038,2	955,4	964,9	1011,9	822,3	1091	1253
Х - фактор	Среднегодовая концентрация пыли в атмосферном воздухе (мг/куб.м)	0,13	0,12	0,12	0,11	0,09	0,08	0,09	0,04	0,09	0,16
Вариант9
Y - заболеваемость	Болезни органов дыхания (на 1000)	1125,1	1041,2	998,3	1038,2	955,4	1095,7	1011,9	822,3	1085,2	1225,1
Х - фактор	Среднегодовая концентрация пыли в атмосферном воздухе (мг/куб.м)	0,15	0,13	0,12	0,11	0,09	0,12	0,07	0,04	0,09	0,14
Вариант10
Y - заболеваемость	Болезни органов дыхания (на 1000)	1235,1	1051,3	998,3	1038,2	955,4	1095,7	1101,1	855,4	1085,2	1233,1
Х - фактор	Среднегодовая концентрация пыли в атмосферном воздухе (мг/куб.м)	0,16	0,12	0,11	0,12	0,09	0,11	0,09	0,07	0,09	0,15
Вариант11
Y - заболеваемость	Болезни органов дыхания (на 1000)	1352,2	1051,3	1005,2	1009,2	955,4	1095,7	1101,1	855,4	1085,2	1233,1
Х - фактор	Среднегодовая концентрация пыли в атмосферном воздухе (мг/куб.м)	0,17	0,13	0,11	0,12	0,09	0,11	0,09	0,07	0,09	0,15
Вариант12
Y - заболеваемость	Бронхиальная астма (на 1000)	3,1	2,3	2,3	2,8	5,5	4,1	2,7	2,9	3,2	2,4
Х - фактор	Среднегодовая концентрация диоксида азота в атмосферном воздухе (мг/куб.м)	0,048	0,032	0,035	0,032	0,081	0,052	0,065	0,038	0,043	0,036

Приложение 1

Критические значения t-критерия (Стьюдента) при уровне значимости p=0,05 (вероятности статистической ошибки менее 5%)

число степеней свободы (v)	tкрит
2	4,30
3	3,18
4	2,78
5	2,57
6	2,45
7	2,38
8	2,31
9	2,26
10	2,23
11	2,20
12	2,18
13	2,16
14	2,14
15	2,13
16	2,12
17	2,11
18	2,10
19	2,09
20	2,09
21	2,08
22	2,07
23	2,07
24	2,06
25	2,06
26	2,06
27	2,05
28	2,05
29	2,05
30	2,04
≥99	1,96